Behavioural and social immunity in a eusocial insect, the bumblebee Bombus terrestris

Abstract

Die Abwehrmechanismen der Hummeln gegen Parasiten sind gut untersucht, vor allem ihr Immunsystem. Allerdings ist wenig über ihre verhaltensbezogene Immunität bekannt. Einer der häufigsten und spezifischen Hummelsparasiten ist Crithidia bombi, ein Trypanosomatide, welcher den Hummeldarm infiziert. C. bombi reduziert die Fitness der Hummelkolonien. Seine Transmission wird durch die gemeinsame Nutzung vorhandener Blüten durch mehrere Hummeln begünstigt. Daher habe ich das Futtersuchverhalten der Hummeln von C. bombi-belasteten und -unbelasteten künstlichen Blüten erforscht. Hummeln zeigen die Fähigkeit, kontaminierte Blüten zu erkennen und zu vermeiden. Diese Leistung wird verstärkt, wenn die Blüten anstatt mit C. bombi mit einem allgemeinen Erreger (Escherichia coli) kontaminiert waren. Diese Leistung wurde zudem im Laufe der Zeit verstärkt, welches auf einen Lernprozess der Hummeln schließen lässt. Dieses Lernen scheint durch den Einsatz sozialer Signale vermittelt zu werden. Bienen können Duftmarken auf Blüten, zurückgelassen von Artgenossen, und visuelle Hinweise (Anwesenheit von Artgenossen auf Blüten) wahrnehmen, die sie bei der Nahrungssuche an Blüten unterstützen. In diesem Fall werden die Duftmarken der Artgenossen nicht von den Sammlerinnen verwendet. Sie verlassen sich auf den Geruch, der durch die Interaktion von C. bombi Zellen mit dem Blütennektar zustande kommt. Dennoch wirken die visuellen Hinweisen als stimulierende Verstärkung für naive Sammlerinnen, wodurch der Lernprozess auf Kolonie-Ebene erklärt werden könnte. Zudem verglich ich auch zwei molekulare Methoden, um C. bombi Infektionsraten in Hummeln zu messen. Beide Methoden sind zuverlässig und erlauben eine schnelle und effiziente Abschätzung von C. bombi Infektionsraten in Hummeln.

The defence mechanisms of bumblebees against parasites has been well studied, mainly their immune system. However, little is known about their behavioural immunity. One of the most common and specific parasites of bumblebees is Crithidia bombi, a trypanosome infecting bumblebee guts. C. bombi reduces the fitness of bumblebee colonies and is transmitted through the shared use of flowers. Therefore, I investigated the foraging behaviour of bees facing contaminated and uncontaminated flowers. Bumblebees showed the ability to recognise and avoid contaminated flowers. They perform better when the flowers are contaminated by C. bombi rather than contaminated by a common pathogen (Escherichia coli). They also perform better over time, showing a learning process. This learning appears to be mediated through the use of social cues. Bees can use scent-marks deposited on flowers by conspecifics and visual cues (presence of conspecifics on flowers) to help them foraging on flowers. In this case, the scent-marks are not used by foraging bees; they rely on the odour produced by the interaction of C. bombi cells with the flower nectar. Nevertheless, the visual cues act as a local/stimulus enhancement for naïve foraging bees, which can explain the learning process at a colony level. I also compared two molecular methods to measure C. bombi infection rates in bumblebees. Both methods are reliable and allow a rapid and efficient assessment of C. bombi infection rates in bees.